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전기전자재료학회논문지 = Journal of the Korean institute of electronic material engineers, v.29 no.8, 2016년, pp.483 - 488
강동헌 (수원대학교 전자재료공학과) , 채미나 (수원대학교 전자재료공학과) , 홍세원 (디지탈에코 주식회사)
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Ultrasound imaging by using piezoelectric materials, such as lead zirconium titanate (PZT) has been one of the most preferred modes of imaging in the medical field due to its simple, low cost and non-ionizing radiation in comparison to other imaging techniques. Recently, the market demand for portab...
| 핵심어 | 질문 | 논문에서 추출한 답변 |
|---|---|---|
| 휴대용초음파진단기에 다층구조 적용시 기대효과는? | 이러한 문제 해결의 일환으로 본 연구에서는 양산성을 갖는 다층구조의 PZT ceramic을 이용하여 우수한 효율을 가짐으로 상대적으로 낮은 전력으로 반응성이 우수한 휴대용초음파진단기 적용가능성을 제안하고자 한다. 이때 다층구조의 경우, 단일층에 비하여 동일 두께(부피) 대비 전기적 임피던스 감소에 따른 개선된 효율과 신호대 잡음비(signal to noise ratio, SNR) 특성을 비롯한 감도 상승효과를 기대할 수 있다 [5]. | |
| 의료진단용 초음파 프로브란? | 이러한 경쟁에서 살아남기 위해서는 가격경쟁력과 더불어 품질 경쟁력이 우수해야 하는데, 초음파 진단기의 경우 그 품질은 결국 생체 영상 이미지에 의해 좌우된다. 의료진단용 초음파 프로브는 내과 및 산부인과에서 생체 내부의 진단 시에 사용되어지는 초음파 진단기에서 가장 핵심적인 부분이고, 생체 내부로 전파되는 초음파의 발신 및 수신의 역할을 담당하고 있는 조립 전자 부품으로서, 전체 진단기 성능의 50%를 좌우함으로 의료용 초음파 프로브의 성능이 의료 초음파 영상 진단기의 quality를 결정하는데 가장 중요한 역할을 하고 있음을 알 수 있다. 이러한 관점에서 새로운 초음파 프로브 개발, 새로운 압전체 연구 및 개발, 초음파 프로브의 구조 및 제조공정 개선 등을 위한 다양한 연구가 진행되고 있다 [1]. | |
| 프로브 핵심소재인 단층의 PZT ceramics 또는 이를 이용한 복합체인 PZT composite들의 장점은? | 5 MHz ~ 20 MHz까지 넓게 분포되어 있으며, 구조적으로는 여러 개(64, 128, 256, 512개)의 element로 나누어지는 압전세라믹 층√(piezoelectric ceramic layer), 매칭층√(matching layer), 흡음층(backing layer), 음향학적 coupler(lens)로 나눌 수 있다. 압전 PZT ceramic의 경우, 지속적인 새로운 압전소재 연구와 초음파 probe의 성능 결정 인자(주파수, 대역폭, 감도 등등)의 여러 형태의 한계점에도 불구하고, 효율성과 내구성, 생산성이 우수한 장점에 기인하여 아직까지 전 세계적으로 단층의 PZT ceramics 또는 이를 이용한 복합체인 PZT composite들이 프로브 핵심소재로 사용되고 있다 [2]. 이와 함께 단층 압전세라믹의 한계를 극복하기 위한 연구 개발의 노력은 계속 되어 단결정을 이용한 초음파 probe의 경우, 감도와 대역폭을 획기적으로 개선한 결과를 얻었지만 상품화를 위한 생산 단가가 매우 높고, 내열성이나 충격에 대한 내구성의 문제로 인해 아직은 널리 이용되고 있지는 못하고 있다 [3]. |
K. Tanaka, Y. Tanaka, H. Shiomi, Y. Kurumi, and T. Tani, Procedia Engineering, 47, 366 (2012). [DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.proeng.2012.09.159]
W. A. Smith, Conference Application of Ferroelectrics, Sixth IEEE International Symposium, 249 (1986).
Q. Zhou, K. H. Lam, H. Zheng, W. Qiu, and K. Shung, Prog. in Materials Science, 66, 87 (2014). [DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.pmatsci.2014.06.001]
J. M. Baran and J. G. Webster, Annual IEEE Engineering in Medicine and Biology Society, 792 (2009).
R. L. Goldberg, and S. W. Smith, IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control, 4, 5 (1994).
D. J. Shin, S. J. Jeong, C. E. Seo, K. H. Cho, and J. H. Koh, Ceramics International, 41, S686 (2015). [DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.ceramint.2015.03.180]
I. T. Seo, T. G. Lee, D. H. Kim, J. Hur. J. H. Kim, S. Nahm, J. Ryu, and B. Y. Choi, Sensors and Actuators A, 238, 71 (2016). [DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.sna.2015.12.012]
L. F. Zhu, B. P. Zhang, and W. G. Yang, Materials Research Bulletin, 52, 158 (2014). [DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.materresbull.2014.01.018]
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오픈액세스 학술지에 출판된 논문
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